Pesquisadores desenvolveram um novo método para separar elétrons com base em sua quiralidade, uma propriedade relacionada ao seu spin, sem a necessidade de campos magnéticos. As descobertas, publicadas na revista Nature, detalham como os cientistas utilizaram a geometria quântica de bandas topológicas em um material chamado paládio gálio (PdGa) para filtrar férmions, um tipo de partícula que inclui elétrons, em estados distintos polarizados por seu número de Chern, uma quantidade topológica.

Este avanço permite a separação espacial de correntes com quiralidades fermiônicas opostas, um feito demonstrado através da observação de sua interferência quântica. A equipe fabricou dispositivos de PdGa monocristalino em uma geometria de três braços. Esses dispositivos exibiram velocidades anômalas de férmions quirais induzidas pela geometria quântica, levando a um efeito Hall não linear.

"As correntes quirais transversais resultantes, possuindo velocidades anômalas opostas, são, portanto, espacialmente separadas nos braços externos do dispositivo", observou o estudo. Essas correntes quirais, existentes em estados de número de Chern opostos, também carregam magnetizações orbitais com sinais opostos.

Os métodos tradicionais para manipular o transporte fermiônico quiral em sistemas topológicos geralmente dependem de fortes campos magnéticos ou dopantes magnéticos. Estes são usados para suprimir o transporte indesejado e criar um desequilíbrio na ocupação de estados com números de Chern opostos. Esta nova abordagem evita a necessidade dessas influências externas, oferecendo um método potencialmente mais eficiente e menos complicado para controlar o fluxo de elétrons.

A equipe de pesquisa acredita que esta descoberta pode ter implicações significativas para o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos e espintrônicos. Ao controlar a quiralidade dos elétrons, pode ser possível criar componentes eletrônicos mais eficientes e poderosos. Mais pesquisas estão planejadas para explorar todo o potencial desta válvula fermiônica quiral impulsionada pela geometria quântica e suas aplicações em tecnologias avançadas.